Sodobne smeri v fiziki osnovnih delcev

Cilj predmeta je spoznati osnove fizike osnovnih delcev in teoretičnih načel potrebnih za izgradnjo in obravnavo standardnega modela osnovnih delcev. Pridobili bodo znanje za uporabo teoretičnih metod in orodij, potrebnih za razumevanje procesov na pospeševalnikih, v redkih razpadih in določenih kozmoloških okvirih. S pridobljenim znanjem bodo lahko uporabljali aktualno literaturo in izboljšali sposobnost opravljanja raziskav.

/

Obravnavali bomo osnove Lorentzove in umeritvenih simetrij: upodobitve, transformacije, kiralnosti in ohranitvene zakone in naboje (elektromagnetni, leptonsko in barionsko število). Izpeljali in uporabili bomo Feynmanova pravil iz osnov kvantizacije kvantnih polj za skalarje, fermione in umeritvene vektorske bozone. Določili bomo propagatorje in zgradili amplitude iz diagramov na drevesnem redu. Izpeljali bomo osnovne formule za razpade, sipanja in anihilacijo v kvantni elektrodinamiki. Obravnavali bomo ne-Abelske umeritvene grupe SU(2) in SU(3) ter demonstrirali uporabo metod teorije grup na standardnem modelu elektrošibke interakcije in kvantne kromodinamike. Obnovili bomo spontani zlom simetrije in Higgsov mehanizem in študirali bomo osnovne elektrošibke procese. To vključuje proizvodnjo W in Z umeritvenih bozonov in Higgsovega bozona, njihovih razpadov in posledic za razumevanje fizike okusa (mešanje, CKM) in nevtrinov (število generacij, PMNS in oscilacije). Predstavili bomo osnove fizike pospeševalnikov, vključno s kinematiko, distribucijami in vpeljavo partonskih distribucijskih funkcij za računanje procesov na hadronskih trkalnikih z uporabo modernih orodij kot sta MadGraph in Pythia. Pokazali bomo kako se matrični elementi uporabijo v kozmoloških izračunih, kot so anihilacija elektronov ter zamrznjenje nevtrinov in temne snovi.

Znanje in razumevanje:
• Osnove teorije delcev in kvantne teorije polja.
• Fizikalno razumevanje od enostavnih ocen do natančnega izračuna standardnih, pogostih procesov.
• Razumevanje fizikalnih procesov, kinematike, nabojev in teoretičnih struktur.
• Uporaba PDG in raziskovalne literature.
• Povezovanje teorije s trenutnimi eksperimenti, razumevanje energijskih skal in pogostosti dogodkov, občutljivosti.
• Poznavanje tipov osnovnih delcev (spin, masa, naboj) in prenašalcev sil.
• Osnove zgodovinskega razvoja področja fizike delcev in kozmologije.

• M. Peskin, D. Schroeder: An introduction to quantum field theory, Addison-Wesley publishing company, New York (1995). E-gradivo
• I. Aitchison, A. Hey: Gauge Theories in Particle Physics: A Practical Introduction, Volume 1: From Relativistic Quantum Mechanics to QED, CRC Press. Katalog E-gradivo
• T.-P. Cheng, L.-F. Li: Gauge Theory of elementary particle physics, Oxford University Press. Katalog E-gradivo
• M. Srednicki: Quantum Field Theory, Cambridge University Press.
• M. Schwartz: Quantum Field Theory and the Standard Model, Cambridge University Press. E-gradivo
• C. Burgess: The Standard Model: A Primer, Cambridge University Press.
• P.A. Zyla et al. (Particle Data Group), Prog. Theor. Exp. Phys. 2020, 083C01 (2020). https://doi.org/10.1093/ptep/ptaa104 E-gradivo

Pisni in ustni izpit (50/50)

Docent za področje fizike na Univerzi v Ljubljani.

1. FUKS, Benjamin, NEMEVŠEK, Miha, RUIZ, Richard. Doubly charged Higgs boson production at hadron colliders. Physical review. D. 2020, vol. 101, no. 7, str. 075022-1-075022-27. ISSN 2470-0010. DOI: 10.1103/PhysRevD.101.075022. [COBISS.SI-ID 33298727]
2. GUADA, Victor, MAIEZZA, Alessio, NEMEVŠEK, Miha. Multifield polygonal bounces. Physical review. D. 2019, vol. 99, no. 5, str. 056020-1-056020-17. ISSN 2470-0010. DOI: 10.1103/PhysRevD.99.056020. [COBISS.SI-ID 32246055]
3. NEMEVŠEK, Miha, NESTI, Fabrizio, POPARA, Goran. Keung-Senjanović process at the LHC : from lepton number violation to displaced vertices to invisible decays. Physical review. D. 2018, vol. 97, no. 11, str. 115018-1-115018-16. ISSN 2470-0010. DOI: 10.1103/PhysRevD.97.115018. [COBISS.SI-ID 31478055]
4. NEMEVŠEK, Miha, NESTI, Fabrizio, VASQUEZ, Juan. Majorana Higgses at colliders. The journal of high energy physics. 2017, vol. 2017, no. 4, str. 114-1-114-33. ISSN 1029-8479. DOI: 10.1007/JHEP04(2017)114. [COBISS.SI-ID 30464039]
5. MAIEZZA, Alessio, NEMEVŠEK, Miha, NESTI, Fabrizio. Lepton number violation in Higgs decay at LHC. Physical review letters. [Print ed.]. 2015, vol. 115, no. 8, str. 081802-1-081802-7. ISSN 0031-9007. DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.081802. [COBISS.SI-ID 28795175]